SIC 크리스탈 성장 용광로의 기술적 어려움은 무엇입니까?

결정 성장 용광로는 실리콘 카바이드 결정의 성장을위한 핵심 장비입니다. 그것은 전통적인 결정질 실리콘 등급 결정 성장 용광로와 유사합니다. 용광로 구조는 그리 복잡하지 않습니다. 주로 퍼니스 본체, 난방 시스템, 코일 전송 메커니즘, 진공 획득 및 측정 시스템, 가스 경로 시스템, 냉각 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다. 열 필드 및 공정 조건은 SIC 결정의 품질, 크기 및 전도성과 같은 주요 지표를 결정합니다.

한편으로, 실리콘 카바이드 결정의 성장 중 온도는 매우 높고 모니터링 할 수 없으므로 주요 난이도는 공정 자체에 있습니다. The main difficulties are as follows:

(1)Difficulty in thermal field control: The monitoring of the closed high-temperature chamber is difficult and uncontrollable. 높은 수준의 자동화를 갖는 전통적인 실리콘 기반 솔루션 기반의 직접 풀 결정 성장 장비와 달리, 결정 성장 공정을 관찰, 제어 및 조정할 수 있으며, 실리콘 카바이드 결정은 2,000 ° C 이상의 고온 환경에서 폐쇄 된 공간에서 자라며 생산 중에 정확하게 제어되어 온도 제어가 어려워집니다.

(2) 결정 형태 제어의 어려움 : 미세 립, 다형성 포함 및 탈구와 같은 결함은 성장 과정에서 발생하기 쉬우 며 서로 영향을 미치고 진화합니다. Micropipes (MPs) are through-type defects ranging from a few microns to tens of microns in size, and are killer defects for devices. 실리콘 탄화물 단결정에는 200 개 이상의 상이한 결정 형태가 포함되지만, 몇 가지 결정 구조 (4H 유형) 만 생산에 필요한 반도체 재료입니다. Crystal form transformation is prone to occur during growth, resulting in polymorphic inclusion defects. 따라서, 실리콘-탄소 비율, 성장 온도 구배, 결정 성장 속도 및 공기 흐름 압력과 같은 파라미터를 정확하게 제어 할 필요가있다. 또한, 실리콘 카바이드 단결정 성장의 열 분야에서 온도 구배가 있으며, 이는 고유의 내부 응력과 결과적 탈구 (기저 평면 탈구 BPD, 나사 탈구 TSD, 가장자리 탈구)로 이어져서 후속 epitaxy 및 장치의 품질 및 성능에 영향을 미칩니다.

(3) 도핑 제어의 어려움 : 방향으로 도핑 된 구조를 갖는 전도성 결정을 얻기 위해 외부 불순물의 도입을 엄격하게 제어해야한다.

(4) 느린 성장률 : 실리콘 탄화물의 성장률은 매우 느립니다. 기존의 실리콘 재료는 크리스탈 막대로 자라려면 3 일만 필요하지만 실리콘 탄화물 크리스탈로드는 7 일이 필요합니다. 이로 인해 실리콘 탄화물 생산 효율이 자연적으로 낮아지고 출력이 매우 제한됩니다.

한편, 실리콘 카바이드 에피 택셜 성장에 필요한 파라미터는 장비의 밀폐성, 반응 챔버의 가스 압력 안정성, 가스 도입 시간의 정확한 제어, 가스 비율의 정확도 및 증착 온도의 엄격한 관리를 포함하여 매우 높다. In particular, with the improvement of the device's voltage rating, the difficulty of controlling the core parameters of the epitaxial wafer has increased significantly. 또한, 에피 택셜 층의 두께가 증가함에 따라, 두께가 또 다른 주요 도전이되도록하는 동안 저항의 균일 성을 제어하고 결함 밀도를 줄이는 방법. 전기 제어 시스템에서는 다양한 매개 변수를 정확하고 안정적으로 제어 할 수 있도록 고정밀 센서 및 액추에이터를 통합해야합니다. At the same time, the optimization of the control algorithm is also crucial. 실리콘 카바이드 에피 택셜 성장 공정의 다양한 변화에 적응하기 위해 피드백 신호에 따라 제어 전략을 실시간으로 조정할 수 있어야합니다.

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